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63873-01 - Vorlesung mit Übungen: Quantum Thermodynamics 4 KP

Semester Frühjahrsemester 2022
Angebotsmuster Jedes Frühjahrsem.
Dozierende Patrick Potts (patrick.potts@unibas.ch, BeurteilerIn)
Inhalt The theory of quantum thermodynamics investigates how the concepts of heat, work, and temperature can be carried over to the quantum realm, where fluctuations and randomness are fundamentally unavoidable. Using measurement and feedback schemes, these fluctuations can be exploited to perform tasks that are otherwise forbidden by the laws of thermodynamics. This illustrates the need for taking into account fluctuations as well as the information acquired in measurements in a thermodynamic description.

Preliminary Outline:

I Introduction
I.1 Basic concepts

II The Laws of Thermodynamics
II.1 General Scenario
II.2 Entropy
II.3 Zeroth Law of Thermodynamics
II.3 First Law of Thermodynamics
II.4 Second Law of Thermodynamics
II.5 Third Law of Thermodynamics

III Markovian Master Equations
III.1 Derivation
III.2 The Laws of Thermodynamics
III.3 Other Approaches for describing open quantum systems

IV Quantum Thermal Machines
IV.1 Heat Engine
IV.2 Entanglement Generator
IV.3 Absorption Refrigerator

V Fluctuations
V.1 Stochastic Thermodynamics
V.2 Fluctuation Theorems
V.3 Thermodynamic Uncertainty Relations
V.4 Quantum Thermodynamics
V.5 Heat and Chemical Work
V.6 Internal Energy and Coherent Work

VI The Thermodynamics of Information
VI.1 Maxwell's Demon and Szilard's Engine
VI.2 Fluctuation Theorems and Thermodynamic Uncertainty Relations
VI.3 Information in the Quantum Regime

 

Unterrichtssprache Englisch
Einsatz digitaler Medien kein spezifischer Einsatz

 

Intervall wöchentlich
Datum 23.02.2022 – 03.06.2022
Zeit Mittwoch, 14.15-16.00 Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag, 10.15-12.00 Physik, Seminarzimmer 3.12
Datum Zeit Raum
Mittwoch 23.02.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 25.02.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Mittwoch 02.03.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 04.03.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Mittwoch 09.03.2022 14.15-16.00 Uhr Fasnachtsferien
Freitag 11.03.2022 10.15-12.00 Uhr Fasnachtsferien
Mittwoch 16.03.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 18.03.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Mittwoch 23.03.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 25.03.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Mittwoch 30.03.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 01.04.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Mittwoch 06.04.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 08.04.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Mittwoch 13.04.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 15.04.2022 10.15-12.00 Uhr Ostern
Mittwoch 20.04.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 22.04.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Mittwoch 27.04.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 29.04.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Mittwoch 04.05.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 06.05.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Mittwoch 11.05.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 13.05.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Mittwoch 18.05.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 20.05.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Mittwoch 25.05.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 27.05.2022 10.15-12.00 Uhr Auffahrt
Mittwoch 01.06.2022 14.15-16.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Freitag 03.06.2022 10.15-12.00 Uhr Physik, Seminarzimmer 3.12
Module Modul: Vertiefung Physik (Masterstudium: Nanowissenschaften)
Modul: Vertiefungsfach (Masterstudium: Physik)
Leistungsüberprüfung Lehrveranst.-begleitend
An-/Abmeldung zur Leistungsüberprüfung An-/Abmelden: Belegen resp. Stornieren der Belegung via MOnA
Wiederholungsprüfung keine Wiederholungsprüfung
Skala 1-6 0,5
Wiederholtes Belegen beliebig wiederholbar
Zuständige Fakultät Philosophisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, studiendekanat-philnat@unibas.ch
Anbietende Organisationseinheit Departement Physik

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